在未來5年至10年內，我國將迎來大范圍的橋梁老化現象，再加上受到設計標準落后、施工監管不到位、運營養護不力以及車輛超速超載、外界自然環境等因素影響，都會使這些橋梁加速老化或出現結構性損傷而導致承載能力大幅降低，最終提前達到使用壽命成為危橋。可見，我國未來的橋梁安全形勢不容樂觀。另外隨著社會經濟的快速發展，隧道建設越來越多，隨之而來的是隧道的一些病害，嚴重威脅著使用安全，本文介紹一種采用鋼波紋板加固危橋、隧道的方法，該方法應能有效提升橋梁、隧道的承載能力，延長橋梁、隧道的使用壽命，并具有工藝簡單和成本較低的特點。

一、采用鋼波紋片加固危橋、隧道的特點：

1.從本質上加固結構，避免結構內部微破損對結構承載能力的影響；

2.結構形式的轉變，無論加固前的結構形式怎樣，加固后的結構為鋼波紋板拱橋結構。

3.加固后的橋梁，可以使其橋梁承載能力提升為新建橋梁的設計承載力；

4.舊橋加固過程無需對上部結構進行改變，加固工期短，造價低，加固完成后，即可通車運行。

5.用于隧道襯砌，替代繁瑣的模板工序或價格昂貴的滑模臺車的滑模混凝土施工。

二、鋼波紋板主要應用領域

1、公路（水路）用暗渠、隧道、涵洞

2、中小跨徑橋梁、通道

3、城市下水管、雨水管、污水管等各類管道

三、鋼板波紋片涵洞特點及適用范圍

鋼波紋片施工工程綜合造價遠遠低于同類跨徑的橋、涵洞；施工工期短，主要為拼裝施工；采用標準化設計、生產，設計簡單，生產周期短；生產不受環境影響，進行集中工廠化生產，有利降低成本，控制質量；現場安裝無需使用大型設備，安裝方便；和傳統的混凝土涵洞相比，減少了工后養生及養護工序，不僅提高了工作效率，也降低了工程成本；減少了水泥、碎石、砂等的用量，有利于環保；有利于改善軟土、膨脹土、濕陷性黃土等特殊地基結構物處的不均勻沉降問題，提高了公路服務性能，減少了工后養護成本；解決了北方寒冷地區（霜凍）對橋梁混凝土結構的破壞，特別適合于軟土、膨脹土、濕陷性黃土等地基承載力較低地區和地震多發地區；有效避免橋頭跳車減短了多年凍土的裸露時間，凍融量小，故特別適用于多年凍土地區；對環境的破壞小，適用于生態環境脆弱的地區；砂、石等材料用量小，故適用于砂、石材料缺乏的地區；只需很少的人工，故適用于在勞動力缺乏地區；

有利于解決北方寒冷地區冬季管涵混凝土結構的破壞問題，適用于高原地區；集中工廠化生產，生產周期短，故適用于質量要求高、工期緊的工程項目；在防災、救災，應急、搶險等斱方面具有無可替代的作用。根據我國已建鋼波紋板橋涵與相同截面鋼筋混凝土橋涵結構所做的經濟性分析比較，對于跨徑3米以上的涵洞以及各種跨徑小橋，可節省直接投資20%～30%，鋼波紋板橋梁跨徑越大，由于減少了橋臺、橋墩的工程量，則投資節省更為明顯。而從工期角度考慮，鋼波紋板橋涵的施工工期均不足鋼筋混凝土橋涵工期的30%。

此外，相對于鋼筋混凝土橋涵，鋼波紋管涵洞的應用，不僅直接造價較低、建設工期縮短，還減少了大量人力資源，減少了現場安裝的大型機械設備，減少了工后養生及養護工序，減少了對地基進行復雜的處理，并節約了大量的石材、水泥，有利于節能環保，具有顯著的社會效應和經濟效益，具有廣闊的應用前景。

四、國內外應用狀況

根據我國已建鋼波紋板橋涵不相同截面鋼筋混凝土橋涵結構所做的經濟性分析比較，對于跨徑3米以上的涵洞以及各種跨徑小橋，可節省直接投資20%～30%，鋼波紋板橋梁跨徑越大，由于減少了橋臺、橋墩的工程量，則投資節省更為明顯。而從工期角度考慮，鋼波紋板橋涵的施工工期均不足鋼筋混凝土橋涵工期的30%。此外，相對于鋼筋混凝土橋涵，鋼波紋管涵洞的應用，不僅直接造價較低、建設工期縮短，還減少了大量人力資源，減少了現場安裝的大型機械設備，減少了工后養生及養護工序，減少了對地基復雜的處理，并節約了大量的石材、水泥，有利于節能環保，具有顯著的社會效應和經濟效益，具有廣闊的應用前景。國內最早使用波紋鋼管涵洞的是在20世紀50年代青藏公路不凍泉段的搶修工程中，到70年代時發現其使用狀況仍然良好，具有很好的耐久性，1998年9月在上海浦東高橋地區曾挖掘出一段直徑1m、壁厚2.5mm的過水波紋管涵洞，被考證為1948年安裝，用于軍事便道。建國初期波紋鋼管涵多用于搶修工程或者是為了臨時保障通車的用途。50年代修建青藏公路不凍泉段時就曾將波紋鋼管涵應用于搶修工程。鋼波紋管涵的應用已有十余年歷史，在我國東北、華北、西北、及華東地區已開始大規模應用；在華中、華南及西南地區，有一些項目也已開始逐步使用。目前，國內已有5～6家鋼波紋板生產廠家，隨著行業標準《公路涵洞通道用波紋鋼管（板）》的頒布，為鋼波紋板加固橋涵、隧道技術的推廣應用創造了條件。

五、鋼波紋片加固方案確定原則

由于實際工程的多樣化，復雜化，個性化，加固方案并不固定，應根據舊橋的結構形式和幾何特征進行加固：①先根據工程要求，在不考慮舊橋承載能力的前提下，按鋼波紋板結構進行設計，計算所需鋼板參數；優先考慮圓弧拱結構，當圓弧拱不滿足工程要求時，可選擇坦拱形式。②內力計算以新建橋涵的計算方法進行，管涵加固采用AISI（美國鋼鐵協會）計算方法；圓弧拱、坦拱等橫斷面采用CHBDC（加拿大橋梁設計規范）中的計算方法。最終確定鋼波紋管/板的截面參數，此截面參數為設計最大值。③在第二步的基礎上，重新以新澆筑混凝土為設計荷載，按新建結構采用AISI/CHBDC計算方法，求得所需鋼板參數，此時計算得出的鋼板截面參數為最小值。④采用有限元分析，驗算結構內力，優化設計，鋼板設計參數的變化范圍在最大、最小參數之間，最后根據有限元分析結果確定最終鋼板參數。六、波紋板在橋涵、隧道加固技術方案

（一）加固材料要求

對鋼波紋管/板的要求：鋼波紋管/板的幾何尺寸在允許偏差范圍以內；表面光潔平滑、焊接平整、無氣孔裂縫夾渣及飛濺物等缺陷；鍍鋅層厚度≥84.0μm，鍍鋅層要均勻；鋼波紋管/板在運輸、裝卸時應防止碰撞，鍍鋅層被破壞要及時進行增涂涂層。加固材料要求對鋼波紋管基礎的要求：金屬波紋管適應形變能力較強，適應在許多不良地質中使用，它對基礎材料要求相對不高，一般采用沙礫墊層或換填砂礫石即可；鋼波紋板拱結構的基礎可在舊橋的基礎之上澆筑，或者新建基礎，基礎采用的混凝土強度等級應滿足設計荷載需要。對鋼波紋管/板外固填筑材料的要求：鋼波紋管/板與原橋孔間的間隙，采用C30混凝土填筑，不得低于舊橋混凝土的級別。

（二）技術方案

施工工序：清理舊橋基礎——基礎墊層填筑——綁扎鋼板基礎鋼筋——澆筑基礎混凝土——舊橋外側波紋管身安裝——鋼波紋板拱頂推就位——基礎與鋼板連接——模板搭設——澆筑鋼板與舊橋間的混凝土——拆除模板——施工完成。

本技術提供一種采用鋼波紋板加固危橋、隧道的方法，該方法能夠有效提升橋梁的承載能力，延長橋梁的使用壽命，并具有工藝簡單和成本較低的特點。

采用鋼波紋板加固危橋的方法，包括以下步驟：

1）基礎墊層作業：首先在橋梁拱圈底部的兩側邊沿位置各向下開挖一定位槽，接著在定位槽中綁扎基礎鋼筋并預留若干豎直布置的插筋，最后向定位槽中澆筑混凝土形成基礎墊層，插筋的頂端向上伸出基礎墊層；

2）安裝鋼波紋板拱：從外部頂推鋼波紋板拱使其水平進入橋梁拱圈內，然后將鋼波紋板拱的兩端與基礎墊層頂端的插筋焊接固定；

3）澆筑填充層：向鋼波紋板拱與橋梁拱圈內圓周面之間的間隙中澆筑混凝土或噴砂漿形成填充層。

所述鋼波紋板拱的制作方法為：

將若干鋼波紋板分別制成曲率半徑與橋梁拱圈類似的弧形，然后拼焊成組合鋼板；所述組合鋼板的形狀與橋梁拱圈的內弧面相匹配，同時組合鋼板的波紋延伸方向平行于橋梁拱圈的寬度方向。

所述步驟3）澆筑填充層前先搭建模板。

作業前需先對橋梁拱圈進行清理。

本發明的有益效果是：

1、采用鋼波紋板拱對橋梁拱圈進行加固（在橋梁拱圈下新增的鋼波紋板拱作為受壓的拱肋），有效降低因橋梁結構內部微破損對結構承載能力造成的影響，大大提高橋梁的承載力，延長橋梁的使用壽命；

2、采用拼裝工藝進行施工，具有施工工藝簡單、施工工期短、無需使用大型設備、無需改變橋梁的上部結構（僅對橋梁拱圈部位進行加固）、施工完成后即可通車運行等優點，并且與傳統外包砼工藝相比施工難度和成本將大大降低，還減少了工后養生及養護工序，提高了工作效率；

3、鋼波紋板拱可通過集中工廠化生產，有利于降低成本和控制質量，還能減少水泥、塊片石、碎石、砂等建筑材料的用量，防止工地周邊的環境受到污染；

4、有利于改善因軟土、膨脹土、濕陷性黃土等特殊地基結構而造成橋梁不均勻沉降問題，提高了橋梁的公路服務性能；

5、能防止因低溫霜凍對橋梁混凝土結構的破壞，特別適合在北方寒冷地區推廣使用。

附圖說明：

圖1是拱圈結構橋梁的主視結構示意圖。

圖2是加固后橋梁拱圈部位放大結構示意圖。

圖3是圖2中A部的放大結構示意圖。

圖4是圖2中B-B放大結構示意圖。

具體實施方式：

以下結合說明書附圖，對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于以下實施例。

采用鋼波紋板加固危橋的方法，包括以下步驟：

1）基礎墊層作業：

①對橋梁拱圈10進行清理（包括橋梁拱圈的內圓周面以及橋梁拱圈的兩個端面），清除碎石、雜草、垃圾等雜物；

②沿著橋梁拱圈底部的兩側邊沿位置向下開挖兩條定位槽；定位槽的深度為30-80cm，寬度為20-40cm，長度略大于橋梁的寬度；

③在定位槽中綁扎基礎鋼筋并預留若干豎直布置的插筋2（鋼插筋），然后向定位槽中澆筑混凝土從而形成基礎墊層3；基礎鋼筋的頂端向上伸出基礎墊層一定的高度；

2）將鋼波紋板制成鋼波紋板拱：

①將若干個鋼波紋板（鋼波紋板的截面如圖4所示）分別制成曲率半徑與橋梁拱圈一致的弧形；

②將前述弧形的鋼波紋板相互拼接并焊接固定成一體的組合鋼板，鋼波紋板的拱形與橋梁拱圈內弧面相匹配，波紋延伸方向D與橋梁的寬度方向保持一致；所述組合鋼板的寬度等于橋梁的寬度；

3）安裝鋼波紋板拱：

①將鋼波紋板拱4沿著垂直于橋梁拱圈的寬度方向從外部頂推進入（可通過輔助工具，如滑板）橋梁拱圈內；由于鋼波紋板拱上存在波紋結構，因此鋼波紋板拱與橋梁拱圈的內圓周面之間存在一定間隙；

②將鋼波紋板拱的兩端焊接在基礎墊層的插筋上；

4）澆筑填充層：

向鋼波紋板拱與橋梁拱圈圓周面之間的間隙中澆筑混凝土形成填充層5（可使用C30混凝土），或者噴砂漿形成填充層。澆筑填充層前推薦先搭建模板。

鋼波紋片加固橋梁特點：技術方面：使橋梁結構受力更合理，荷載分布均勻，并提高了整體的抗變形能力。經濟效益方面：鋼波紋管/板采用工廠集中化、標準化設計生產，設計簡單，不受環境影響，生產周期短，有利于降低成本，控制質量；土建工程與型材安裝可分開實施，減少了常規建材，如水泥、碎石、沙礫的使用，既經濟以環保；

由于加固作業面在橋下，不影響橋上行車；工程造價要比新建同等跨徑的混凝土類型的橋梁低。因此，采用鋼波紋管/板加固危舊橋梁是一種值得推廣和借鑒的橋梁加固方法。

七、鋼波紋片施工控制重點

鋼波紋板橋涵施工控制重點-防止結構變形

土-鋼設計理論環壓理論）鋼結構部分：·波紋板薄型柔性結構·波紋殼體承受軸向荷載土結構部分：·工程回填形成殼體·具有強度、密度的板結體無約束，鋼波紋板承受較小的荷載P1土體回填形成約束，承受較大荷載P2并且保證了整體的剛度、穩定性。

鋼波紋板橋涵施工控制重點-防止洞口開裂由于鋼波紋板屬于柔性結構，在涵頂路基填土及路基沉降過程中，鋼波紋管亦會隨之產生一定微少變形。因此，鋼波紋板結構斲工完畢后，不能馬上迚行混凝土洞口的施工，只有等路基已經到達設計高度，并路基基本穩定后才能進行洞口的施工。否則，洞口不可避免會產生開裂。

八、結束語

危橋形成的原因包括橋梁的老化、結構性損傷以及過去落后的設計標準。為了確保公路橋梁安全運營，對舊橋危橋進行有效的加固處理，并采用合理的加固方法，是目前一個普遍關注的熱點問題。

技術方面：使橋梁結構受力更合理，荷載分布均勻，并提高了整體的抗變形能力。經濟效益方面：鋼波紋管/板采用工廠集中化、標準化設計生產，設計簡單，不受環境影響，生產周期短，有利于降低成本，控制質量；土建工程與型材安裝可分開實施，減少了常規建材，如水泥、碎石、沙礫的使用，既經濟又環保；由于加固作業面在橋下，不影響橋上行車；工程造價要比新建同等跨徑的混凝土類型的橋梁低。因此，采用鋼波紋管/板加固危舊橋梁是一種值得推廣和借鑒的橋梁加固方法。